在實現(xiàn)后端流程自動化時，半導(dǎo)體公司可通過優(yōu)化操作系統(tǒng)、管理杠桿、思維方式和行為來取得最大效果，對此，麥肯錫發(fā)表了一份報告加以分析和闡述。

半導(dǎo)體行業(yè)以技術(shù)含量高、生產(chǎn)效率超高而聞名，這似乎為尖端業(yè)務(wù)提供了藍(lán)圖。然而，這種看法可能在一方面有所欠缺。盡管為數(shù)字經(jīng)濟(jì)提供了智能，但半導(dǎo)體公司在自動化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型方面往往落后于其他行業(yè)，尤其是后端活動，包括將晶圓切割成單個芯片、測試流程和封裝。

后端操作缺乏自動化可能會產(chǎn)生重大后果，因為這些活動通常占制造成本的20%到25%。隨著企業(yè)轉(zhuǎn)向下一代先進(jìn)封裝技術(shù)，或者像許多企業(yè)目前正在考慮的那樣，將生產(chǎn)轉(zhuǎn)移至離本土更近的地方（通常是成本更高的國家），后果可能會更加嚴(yán)重。

通過提高后端自動化水平，IDM和OSAT廠商可以顯著提高吞吐量，同時減少或消除長期高昂的資本支出擴(kuò)張需求。自動化還將使企業(yè)能更好地了解和控制供應(yīng)鏈和成本效率，從而相應(yīng)地提高損益表底線。

后端運(yùn)行現(xiàn)狀

目前，只有30%的半導(dǎo)體公司大規(guī)模部署了人工智能或機(jī)器學(xué)習(xí)（圖1）。業(yè)界領(lǐng)袖表示，原因在于缺乏能力，存在數(shù)據(jù)安全問題、連接性和技術(shù)問題，有時業(yè)務(wù)案例亦不明確。

即使是在人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)方面取得進(jìn)展的半導(dǎo)體公司，仍有很多機(jī)會獲取額外價值。我們的研究表明，人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)為整個行業(yè)貢獻(xiàn)50億至80億美元的稅息前年收入。雖然這一數(shù)字令人印象深刻，但它只反映了人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)全部潛力的10%左右。此外，最有可能從與人工智能相關(guān)的價值創(chuàng)造中受益的活動是制造業(yè)和研發(fā)——這兩個領(lǐng)域可能應(yīng)用最少。

最近，在全球疫情期間，車間面臨的行業(yè)挑戰(zhàn)很突出。

由于交貨周期長達(dá)6個月甚至更長，芯片短缺導(dǎo)致從汽車到農(nóng)業(yè)等行業(yè)的生產(chǎn)放緩。即使是現(xiàn)在，疫情影響減輕，但芯片短缺仍然存在于多個領(lǐng)域，尤其是汽車、家用電器、醫(yī)療設(shè)備和電子產(chǎn)品等日常應(yīng)用領(lǐng)域。與此同時，盡管有巨額資金撥款，而且其中大部分用于前端產(chǎn)能，但是制造業(yè)增長放緩至少要持續(xù)到2026年。預(yù)計到2030年，行業(yè)年銷售額將達(dá)到1萬億美元，因此還有很大的進(jìn)步空間。

自動化提高吞吐量、性能和生產(chǎn)力

麥肯錫最近與大型集成設(shè)備制造商和外包組裝和測試廠商合作的經(jīng)驗表明，協(xié)調(diào)一致的后端制造轉(zhuǎn)型可以在12到18個月期間產(chǎn)生顯著的性能優(yōu)勢。最成功的轉(zhuǎn)型采取了一種全面的方法，涵蓋設(shè)備綜合效率（OEE）潛力（包括數(shù)字化實施和自動化）、廠內(nèi)規(guī)劃、供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)、性能總成本和輸出質(zhì)量（產(chǎn)量、廢料和故障）。如果這些領(lǐng)域的行動得到有效實施，那么可以使車間吞吐量提高20%到30%，單位生產(chǎn)成本下降20%，客戶投訴減少30%——這一切資本支出接近為零。

獲取后端性能優(yōu)勢的關(guān)鍵在于自動化和數(shù)字創(chuàng)新。實際上，這將體現(xiàn)在業(yè)務(wù)的多個方面。然而，重要的第一步是建立數(shù)字控制室——“船上的橋梁”，便于分析瓶頸工藝步驟，如打磨、引線鍵合/蓋連接、測試等。創(chuàng)建全面的數(shù)字化概覽可將設(shè)備綜合效率提高多達(dá)20%。在一個使用案例中，利用數(shù)字和分析技術(shù)對測試參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化后，測試時間縮短了13%（見圖2）。

貫穿這些經(jīng)驗的共同點是，數(shù)據(jù)是成功轉(zhuǎn)型的生命線，其支持端到端優(yōu)化并確保維護(hù)的（例如處理程序和測試程序）及時性和有效性（圖3）。在試點項目中，一家公司在引入預(yù)測性維護(hù)流程后將故障時間減少了40%。另一個數(shù)據(jù)驅(qū)動的解決方案是RTD（實時調(diào)度），可以與更廣泛的供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)聯(lián)系起來。此外，數(shù)據(jù)還可為總成本績效管理提供信息——例如，提供與采購和勞動力有關(guān)的數(shù)據(jù)。

改變游戲規(guī)則的三個重點領(lǐng)域

要實施后端變更，最大障礙通常在于三個不同的業(yè)務(wù)領(lǐng)域：操作系統(tǒng)、管理系統(tǒng)以及思維模式和行為。要成功轉(zhuǎn)換，幾乎不可避免地會采用這些參數(shù)，并設(shè)計解決方案來應(yīng)對生產(chǎn)過程中的特定痛點。

操作系統(tǒng)

共同挑戰(zhàn)是，公司沒有檢測或糾正車間操作效率低下的基礎(chǔ)設(shè)施。因此，理想的轉(zhuǎn)型是在操作系統(tǒng)中嵌入高級功能。改進(jìn)措施將包括可視化管理技術(shù)，進(jìn)行彩色編碼批號或在特定標(biāo)記位置批量放置；還將包括在制品流程和標(biāo)準(zhǔn)操作程序（SOP），監(jiān)控轉(zhuǎn)換和操作員的表現(xiàn)。一個經(jīng)常被忽視的因素是機(jī)器布局，應(yīng)該對其進(jìn)行優(yōu)化，減少等待時間并改善物料流動。

一些領(lǐng)先的公司正轉(zhuǎn)向一系列行業(yè)4.0杠桿來提高生產(chǎn)力，而這些杠桿需要無縫集成到常用操作系統(tǒng)中。其中最有效的是：

物聯(lián)網(wǎng)傳感器將提高設(shè)備綜合效率透明度，深入了解微停機(jī)時間以及高級數(shù)據(jù)中不易察覺的設(shè)備綜合效率損失（例如，未監(jiān)控/未計算的設(shè)備綜合效率損失或錯誤輸入，如損失桶分配不當(dāng)）。

實時調(diào)度將提高利用率。在這里，軟件可監(jiān)控生產(chǎn)中的物料，并將其分配給機(jī)器，盡量縮短等待時間，最大限度提高吞吐量。同時，數(shù)據(jù)可以提供規(guī)劃信息，從而更有效地管理配送，向利用率不高的通道調(diào)度材料，避免浪費。

先進(jìn)產(chǎn)量分析可追蹤到前端晶圓位置的缺陷die。這對高級封裝來說越來越重要，因為電氣和熱失效模式都是必不可少的。它還將促進(jìn)先進(jìn)晶體管結(jié)構(gòu)的逐步引入，包括全環(huán)柵極晶體管和納米片F(xiàn)ET，由于它們尺寸小，呈三維形狀，目前無法進(jìn)行常規(guī)缺陷檢測。

先進(jìn)測試分析可以去除不必要的測試塊，例如那些故障率較低的測試塊。這一點越來越重要，因為隨著芯片復(fù)雜性的提高，每個芯片的晶體管數(shù)量不斷增加，封裝復(fù)雜性也隨之提高。反過來，這又要求對高資本支出測試設(shè)備進(jìn)行更長時間的測試。

自動引導(dǎo)車（AGV）和自主移動機(jī)器人（AMR）可以改善物料搬運(yùn)并簡化新建后端晶圓廠操作。許多灰場晶圓廠的設(shè)置并沒有最大限度地提高其利用率。關(guān)鍵原因在于空間有限，需要容納所需的AGV/AMR數(shù)量。

視頻分析可以簡化手工組裝。與前端制造相比，后端有一系列需要花費大量操作時間的目視檢查步驟，例如，燒損板的檢查和保養(yǎng)，焊線后的缺陷檢查，以及模具檢驗。在這里，由機(jī)器學(xué)習(xí)算法驅(qū)動的自動目視檢查可以幫助簡化流程并減少勞動力。

分析驅(qū)動的流程參數(shù)優(yōu)化，特別是測試和老化測試，經(jīng)常受到處理程序運(yùn)行不理想以及測試站點故障或不活躍的困擾，從而有吞吐量限制。高級分析技術(shù)可以調(diào)整整個測試群的處理速度，而測試板上的機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以預(yù)測站點故障。

一些后端制造商已經(jīng)在產(chǎn)能、維護(hù)和供應(yīng)鏈優(yōu)化方面部署了數(shù)字孿生（即產(chǎn)品/生產(chǎn)系統(tǒng)的虛擬模型）。功能更強(qiáng)大的應(yīng)用將全面模擬供應(yīng)鏈、在制品（WIP）、操作員以及機(jī)器和維護(hù)之間的相互作用，精確定位產(chǎn)量問題，預(yù)測在制品泡沫和準(zhǔn)時交貨日期（ODD），并加速生產(chǎn)。共同挑戰(zhàn)是缺乏數(shù)據(jù)可用性，同時又缺少真實世界的反饋回路。

管理系統(tǒng)

高級別常見的挑戰(zhàn)是KPI結(jié)構(gòu)薄弱以及從互不關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)中手動或半自動收集數(shù)據(jù)。這導(dǎo)致缺乏透明度，行動往往拖延。此外，高級目標(biāo)沒有轉(zhuǎn)化為車間目標(biāo)和轉(zhuǎn)移目標(biāo)，反映了高級管理和日常操作之間的脫節(jié)。通常情況下，車間操作員期望不明確，導(dǎo)致參與度有限、留存率較低。。

后端操作轉(zhuǎn)型可以對工廠吞吐量、生產(chǎn)力和性能產(chǎn)生重大影響，但是這種影響取決于變革舉措的有效性。最成功的是建立在三個支柱上——操作系統(tǒng)、管理系統(tǒng)、思維模式和行為。經(jīng)驗表明，將分析和自動化工具、強(qiáng)化監(jiān)督和文化變革結(jié)合起來，可以在一到兩個月內(nèi)產(chǎn)生效果，而提高能力則需要一到兩年的時間。有了這些好處，決策者就有機(jī)會重新專注于執(zhí)行，解決瓶頸問題，并朝著更穩(wěn)健、更堅定的后端戰(zhàn)略邁進(jìn)。